KR102192213B1 - Method for manufacturing carbon fiber mats and intermediate material impregnated with thermosetting resin using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재료가 순차적으로 적층되어 연속적으로 운반하는 연속수송부; 상기 연속수송부의 상류에 위치하는 탄소섬유 공급부; 및 상기 탄소섬유 공급부보다 상기 연속수송부의 하류에 위치하며, 상기 탄소섬유 공급부를 통해 공급되어 적층된 탄소섬유를 탄소섬유 매트로 가공하는 가공부;를 포함하여 구성되는 탄소섬유 매트 제조장치를 이용하여 탄소섬유 매트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 탄소섬유의 함침성과 균일 분산성이 우수한 탄소섬유 매트의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention is a continuous transport unit for continuously transporting the material is sequentially stacked; A carbon fiber supply unit located upstream of the continuous transport unit; And a processing unit located downstream of the continuous transport unit than the carbon fiber supply unit, and processing the laminated carbon fibers supplied through the carbon fiber supply unit into a carbon fiber mat. Using a carbon fiber mat manufacturing apparatus comprising: The present invention relates to a method of manufacturing a carbon fiber mat, and it is possible to provide a method of manufacturing a carbon fiber mat excellent in impregnation and uniform dispersion of carbon fibers.
Description
본 발명은 중간재로서 탄소섬유 매트 및 열경화성 수지가 함침된 탄소섬유 매트의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a carbon fiber mat and a carbon fiber mat impregnated with a thermosetting resin as an intermediate material.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.Herein, background art related to the present disclosure is provided, and these do not necessarily mean known art.
탄소섬유와 수지를 복합하여 성형한 탄소섬유복합재는 금속을 대체하는 경량화 소재로써 항공우주, 스포츠레저용품, 풍력발전 블레이드, 의료기기, 전자제품, 자동차 등의 부품, 건축토목 구조물의 보강재 등의 용도로 사용량이 크게 증가하고 있다.Carbon fiber composites molded by combining carbon fibers and resins are lightweight materials that replace metals, and are used for aerospace, sports and leisure products, wind power generation blades, medical devices, electronic products, parts such as automobiles, and reinforcing materials for construction and civil engineering structures. The furnace usage is increasing significantly.
탄소섬유복합재를 소재로 한 부품의 응용시장을 확대하기 위해서는 재활용 탄소섬유를 이용하여 탄소섬유복합재의 제조원가를 낮추고 고강도의 탄소섬유복합재 부품의 대량생산 공정 기술의 개발이 필요한 실정이다. In order to expand the application market of parts made of carbon fiber composites, it is necessary to reduce the manufacturing cost of carbon fiber composites by using recycled carbon fibers, and to develop technology for mass production of high-strength carbon fiber composite parts.
재활용 탄소섬유의 경우 그 형태가 일정하지 않아 다시 탄소섬유복합재 부품을 제조하기에는 용이하지 않다. 따라서 탄소섬유복합재를 이용하여 부품을 제조하기 위해서는 부직포의 형태의 중간재나 장섬유형태로 제조하는 것이 필수적이다. In the case of recycled carbon fiber, it is not easy to manufacture carbon fiber composite parts again because the shape is not uniform. Therefore, in order to manufacture a component using a carbon fiber composite, it is essential to manufacture it in the form of an intermediate material in the form of a nonwoven fabric or a long fiber form.
상기 부직포 형태의 중간재 제조공정은 웨트레이드(wet laid) 등의 습식 공정 및 카딩(carding), 에어레이드(air laid) 등의 건식 공정으로 나눌 수 있다. 습식 공정인 웨트레이드 방식은 물을 이용하여 제조하는 방식으로서 얇은 형태의 베일(Vail) 제조에 적합하고, 공정상 탄소섬유 길이 및 함량의 제한을 많이 받고 제조 후 물을 건조시키는 비용이 많이 들어가기 때문에 복합재 보강재로 사용하기 어려운 문제점이 있다. 건식 공정인 카딩 방식은 바늘이 부착된 빗을 이용하여 빗질하는 방식으로 전통적인 부직포 제조방법으로서, 탄소섬유의 손상이 심하고 분진으로 인한 작업성이 나쁘고, 작업속도가 느리고 화재 발생가능성이 있는 문제점이 있다. The manufacturing process of the intermediate material in the form of a nonwoven fabric may be divided into a wet process such as wet laid and a dry process such as carding and air laid. The wetlaid method, which is a wet process, is a method of manufacturing using water and is suitable for manufacturing thin veils, and due to the limitations of the length and content of carbon fibers in the process, and the cost of drying water after manufacturing, There is a problem that it is difficult to use as a composite reinforcing material. The carding method, which is a dry process, is a method of combing using a comb with a needle attached to it.As a traditional nonwoven fabric manufacturing method, there are problems that the carbon fiber is severely damaged, the workability due to dust is bad, the working speed is slow, and there is a possibility of fire.
또 다른 건식 공정인 에어레이드 방식은 탄소섬유 길이나 함량의 제한 없이 고속으로 매트를 제조할 수 있는 방법이다. 그러나 일반적인 에어레이드 장비에 탄소섬유를 사용하는 경우, 탄소섬유들 사이에서의 정전기 발생으로 화재가 날 수도 있고 부직포 제조 전 일정크기 절단된 탄소섬유를 랜덤하게 혼합하는 공정과 air laying시에 탄소섬유 분진이 공기중으로 비산되어 전기 및 전열기기에 부착되면서 누전이 발생될 수 있으며, 절단된 탄소섬유의 길이가 길어지면 섬유의 혼합성 및 분산성이 떨어지는 문제점이 있어, 현재까지 탄소섬유를 이용하여 웨트레이드 방식과 카딩 방식으로 부직포를 제조하여 발표된 사례는 보고되었으나 에어레이드 방식으로는 부직포를 제조한 사례는 거의 보고되지 않고 있다.Another dry process, the air-laid method, is a method that can produce a mat at high speed without limiting the length or content of carbon fibers. However, in the case of using carbon fiber in general air-laid equipment, a fire may occur due to static electricity generated between carbon fibers. A process of randomly mixing carbon fibers cut to a certain size before manufacturing nonwoven fabrics, and carbon fiber dust during air laying. This is scattered into the air and attached to electricity and electric heating devices, causing a short circuit, and if the length of the cut carbon fiber is longer, there is a problem that the mixing and dispersibility of the fiber is inferior.So far, the wet-laid method using carbon fiber There have been reports of non-woven fabrics produced by the over-carding method, but few cases have been reported to produce non-woven fabrics by the air-laid method.
한편, 현재 자동차 등에 사용되는 부품의 경우 유리섬유를 충진재로 사용하고 있으나 이는 고강성의 특성을 가지지 못하여 주요 차체 부품의 사용으로는 어려움이 있으며, 충진재를 탄소섬유로 할 경우 기계적 강도가 우수하여 주요 차체 부품으로 사용이 적합하나 제조공법 개발, 성형시간 단축, 제조원가 절감 등의 기술 보완이 필요한 실정이다.On the other hand, in the case of parts used in automobiles, glass fiber is used as a filler, but it is difficult to use main body parts because it does not have high stiffness characteristics. When the filler is made of carbon fiber, the mechanical strength is excellent. It is suitable for use as a body part, but it is necessary to supplement technologies such as development of manufacturing method, reduction of molding time, and reduction of manufacturing cost.
본 발명은 탄소섬유를 이용한 에어레이드 공법 적용시 발생될 수 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로 건식 방법을 이용하여 탄소섬유 매트 및 열경화성 수지가 함침된 탄소섬유 매트를 제조하는 방법을 제공함으로써 이를 중간재로 사용하여 고강도 탄소섬유복합재 부품을 대량생산 할 수 있도록 하는 것이다. The present invention is to solve the problems that may occur when the air-laid method using carbon fiber is applied, and it is used as an intermediate material by providing a method for manufacturing a carbon fiber mat and a carbon fiber mat impregnated with a thermosetting resin using a dry method. This is to enable mass production of high-strength carbon fiber composite parts.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 재료가 순차적으로 적층되어 연속적으로 운반하는 연속수송부; 상기 연속수송부의 상류에 위치하는 탄소섬유 공급부; 및 상기 탄소섬유 공급부보다 상기 연속수송부의 하류에 위치하며, 상기 탄소섬유 공급부를 통해 공급되어 적층된 탄소섬유를 탄소섬유 매트로 가공하는 가공부;를 포함하여 구성되는 탄소섬유 매트 제조장치를 제공한다. The present invention is a continuous transport unit for continuously transporting the material is sequentially stacked; A carbon fiber supply unit located upstream of the continuous transport unit; And a processing unit located downstream of the continuous transport unit than the carbon fiber supply unit, and processing the laminated carbon fibers supplied through the carbon fiber supply unit into a carbon fiber mat. It provides a carbon fiber mat manufacturing apparatus comprising: .
또한 상기 탄소섬유 공급부는 탄소섬유를 단섬유로 분쇄하는 분쇄수단을 더 포함하여 0.1 내지 2 인치 크기의 탄소섬유가 공급되도록 하는 탄소섬유 매트 제조장치를 제공한다. In addition, the carbon fiber supply unit further includes a pulverizing means for pulverizing the carbon fiber into short fibers, and provides a carbon fiber mat manufacturing apparatus for supplying carbon fibers having a size of 0.1 to 2 inches.
또한 상기 탄소섬유 공급부는 상단에 탄소섬유 유입구를 구비하고 하단이 개방된 하우징 내부에 적어도 2개 이상의 스파이크롤러를 포함하고, 하단에는 진공장치를 포함하여 탄소섬유가 스파이크롤러를 통과하여 하단의 연속수송부로 흡인될 수 있도록 하는 처리수단을 더 포함하는 탄소섬유 매트 제조장치를 제공한다. In addition, the carbon fiber supply unit includes at least two spike rollers in a housing with a carbon fiber inlet at an upper end and an open lower end, and a vacuum device at the lower end, so that the carbon fiber passes through the spike rollers and a continuous transport unit at the lower end It provides a carbon fiber mat manufacturing apparatus further comprising a treatment means to be sucked into.
또한 본 발명은 재료가 순차적으로 적층되어 연속적으로 운반하는 연속수송부; 상기 연속수송부의 상류로부터 순차적으로 위치하는 제1 수지 필름 공급부, 탄소섬유 공급부, 제2 수지 필름 공급부를 포함하는 공급부; 및 상기 공급부보다 상기 연속수송부의 하류에 위치하며, 상기 공급부를 통해 공급되어 순차적으로 적층된 제1 수지, 탄소섬유 및 제2 수지를 탄소섬유 매트로 가공하는 가공부;를 포함하여 구성되는 탄소섬유 매트 제조장치를 제공한다. In addition, the present invention is a continuous transport unit for continuously transporting the material is sequentially stacked; A supply unit including a first resin film supply unit, a carbon fiber supply unit, and a second resin film supply unit sequentially positioned from the upstream of the continuous transport unit; And a processing unit positioned downstream of the continuous transport unit than the supply unit and configured to process the first resin, carbon fiber, and second resin sequentially stacked by being supplied through the supply unit into a carbon fiber mat. It provides a mat manufacturing apparatus.
또한 본 발명은 상기 탄소섬유 매트 제조장치를 이용하여 탄소섬유 매트를 제조하는 방법으로서, 연속수송부에 탄소섬유 공급부를 통하여 탄소섬유를 연속적으로 도포하는 탄소섬유 공급단계(S40); 및 상기 연속수송부에서 이동 중인 재료를 고온상태에서 압착가공하여 탄소섬유 매트를 제조하는 가공단계(S70);를 포함하는 탄소섬유 매트 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention is a method of manufacturing a carbon fiber mat using the carbon fiber mat manufacturing apparatus, a carbon fiber supply step (S40) of continuously applying carbon fibers through a carbon fiber supply unit to a continuous transport unit; And a processing step (S70) of manufacturing a carbon fiber mat by compressing the material moving in the continuous transport unit at a high temperature.
또한 상기 탄소섬유는 3K 내지 50K의 탄소섬유 또는 400 내지 500℃에서 3 내지 6시간 열처리한 조건에서 인장강성이 200GPa 이상, 인장강도가 3,000MPa 이상인 재활용 탄소섬유를 사용하는 탄소섬유 매트 제조방법을 제공한다. In addition, the carbon fiber provides a carbon fiber mat manufacturing method using recycled carbon fibers having a tensile strength of 200 GPa or more and a tensile strength of 3,000 MPa or more under a condition of 3 to 6 hours heat treatment at 400 to 500°C or 3K to 50K carbon fiber. do.
또한 상기 탄소섬유는 무기염을 이용하여 탄소섬유강화 복합재 내의 에폭시수지를 분해하고 탄소섬유를 회수하는 방법을 통해 재생된 재활용 탄소섬유를 사용하는 탄소섬유 매트 제조방법을 제공한다. In addition, the carbon fiber provides a method of manufacturing a carbon fiber mat using recycled carbon fiber recycled through a method of decomposing the epoxy resin in the carbon fiber-reinforced composite material using an inorganic salt and recovering the carbon fiber.
또한 본 발명은 상기 탄소섬유 매트 제조장치를 이용하여 탄소섬유 매트를 제조하는 방법으로서, 연속수송부에 제1 수지 필름 공급부를 통하여 미경화 상태의 열경화성 수지 필름을 연속적으로 도포하는 제1 수지 공급단계(S30); 탄소섬유 공급부를 통하여 상기 연속수송부에서 이동 중인 제1 수지 필름 상에 탄소섬유를 연속적으로 도포하는 탄소섬유 공급단계(S40); 제2 수지 필름 공급부를 통하여 상기 연속수송부에서 이동 중인 제1 수지 필름 및 탄소섬유 상에 미경화 상태의 열경화성 수지 필름을 연속적으로 도포하는 제2 수지 공급단계(S50); 및 상기 연속수송부에서 이동 중인 재료를 고온상태에서 압착가공하여 탄소섬유 매트를 제조하는 가공단계(S70);를 포함하는 탄소섬유 매트 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention is a method of manufacturing a carbon fiber mat using the carbon fiber mat manufacturing apparatus, a first resin supply step of continuously applying an uncured thermosetting resin film through a first resin film supply unit to a continuous transport unit ( S30); A carbon fiber supply step (S40) of continuously coating carbon fibers on the first resin film moving in the continuous transport unit through a carbon fiber supply unit; A second resin supply step (S50) of continuously applying an uncured thermosetting resin film on the first resin film and carbon fibers moving in the continuous transport unit through a second resin film supply unit; And a processing step (S70) of manufacturing a carbon fiber mat by compressing the material moving in the continuous transport unit at a high temperature.
본 발명은 탄소섬유복합재 부품을 제조하는데 사용되는 소재로서 탄소섬유 기반의 매트를 제조하는 방법으로서, 탄소섬유의 함침성, 분산성 및 방향성이 우수한 탄소섬유 매트의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention is a method of manufacturing a carbon fiber-based mat as a material used to manufacture a carbon fiber composite component, and it is possible to provide a method of manufacturing a carbon fiber mat having excellent impregnation, dispersibility and orientation of carbon fibers.
또한 본 발명은 상기 방법을 이용하여 제조된 탄소섬유 매트 및 열경화성 수지가 함침된 탄소섬유 매트를 이용하여 기계적 강도가 우수하고 경량화된 탄소섬유복합재 부품을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a carbon fiber composite component having excellent mechanical strength and lightweight by using a carbon fiber mat prepared by the above method and a carbon fiber mat impregnated with a thermosetting resin.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유 매트 제조장치의 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 탄소섬유복합재의 인장강도 및 인장강성을 평가한 결과를 나타낸 것이다.1 shows a configuration diagram of a carbon fiber mat manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows the results of evaluating tensile strength and tensile stiffness of a carbon fiber composite according to an embodiment of the present invention.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Before describing the present invention in detail below, it is understood that the terms used in the present specification are for describing specific embodiments and are not intended to limit the scope of the present invention, which is limited only by the scope of the appended claims. shall. All technical and scientific terms used in the present specification have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art unless otherwise stated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, unless otherwise stated, the term "comprise, comprises, comprising" means to include the recited object, step or group of objects, and steps, and any other object It is not used in the sense of excluding a step, a group of objects, or a group of steps.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.Meanwhile, various embodiments of the present invention may be combined with any other embodiments unless there is a clear opposite point. Any feature indicated to be particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated to be preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일실시예에 따른 탄소섬유 매트의 제조방법에 대하여 설명한다. 도 1에 탄소섬유 매트의 제조장치를 나타내었다. 상기 탄소섬유 매트의 제조장치는, 탄소섬유 매트를 연속공정으로 제조할 수 있는 장치로서 연속수송부(10), 탄소섬유 공급부(40) 및 가공부(70)를 포함하여 구성된다. 상기 연속수송부(10)로 탄소섬유가 도포되고 가공부(70)를 통과하면서 탄소섬유 매트를 연속적으로 제조할 수 있다. 또한 수지 필름 공급부(30, 50)를 더 포함하여 수지를 함침시킨 탄소섬유 매트를 연속적으로 제조할 수 있다. 또한 필름 공급부(20, 60) 및 권취부(80)를 더 포함하여 제조된 탄소섬유 매트가 권취부(80)에 여러 겹으로 권취될 때, 필름에 의해 분리될 수 있도록 한다.A method of manufacturing a carbon fiber mat according to an embodiment of the present invention will be described. 1 shows an apparatus for manufacturing a carbon fiber mat. The apparatus for manufacturing the carbon fiber mat is a device capable of manufacturing a carbon fiber mat in a continuous process, and includes a
상기 연속수송부(10)는 이송용 필름, 수지 및 탄소섬유 등의 탄소섬유 매트를 구성하는 재료를 순차적으로 적층하여 연속으로 운반할 수 있도록 하는 장치로서, 벨트 컨베이어(belt conveyor) 등을 사용할 수 있다. 이 때, 재료가 투입되는 부분을 연속수송부의 상류라 하고, 투입된 재료가 처리되어 나오는 부분을 연속수송부의 하류라 한다. 상기 상류 및 하류의 구분은 상대적인 위치를 의미한다. The
상기 수지 필름 공급부는 탄소섬유 공급부(40)의 전단에 위치하는 제1 수지 필름 공급부(30) 및 후단에 위치하는 제2 수지 필름 공급부(50)를 포함하고, 상기 필름 공급부는 탄소섬유 공급부(40)의 전단에 위치하는 제1 필름 공급부(20) 및 후단에 위치하는 제2 필름 공급부(60)를 포함한다. 수지 필름 공급부와 필름 공급부가 모두 포함되는 경우에는 제1 필름 공급부(20)가 제1 수지 필름 공급부(30)의 상단에 위치하고, 제2 수지 필름 공급부(50)가 제2 필름 공급부(60)의 상단에 위치한다. The resin film supply unit includes a first resin
상기 제1 필름 공급부(20) 및 제1 수지 필름 공급부(30)가 상기 연속수송부(10)의 가장 상류에 위치하여 제1 필름 및 제1 수지 필름이 가장 하단에 적층되고, 그 다음으로 상기 탄소섬유 공급부(40)가 위치하여 상기 제1 필름 및 제1 수지 필름 상에 탄소섬유가 적층되며, 상기 제2 수지 필름 공급부(50) 및 제2 필름 공급부(60)가 가장 하류에 위치하여 상기 탄소섬유 상에 제2 수지 및 제2 필름이 적층되는 구성으로서, 제1 필름, 제1 수지, 탄소섬유, 제2 수지 및 제2 필름이 연속수송부(10) 상에 순차적으로 적층된다.The first
상기 제1 필름 공급부(20)는 공급부들 중에서 연속수송부(10)의 가장 상류에 위치하여 이송용 필름을 연속적으로 공급함으로써 이송용 필름 상에서 탄소섬유 매트를 구성하는 재료들이 이동, 가공될 수 있도록 하고, 제2 필름 공급부(60)는 공급부들 중에서 연속수송부(10)의 가장 하류에 위치하여 이송용 필름을 연속적으로 공급함으로써, 제조된 탄소섬유 매트의 상부를 덮어 권취부(80)에 권취되도록 한다. The first
상기 제1 수지 필름 공급부(30)는 상기 연속수송부(10)를 따라 이송되는 제1 필름 상에 제1 수지를 함침하는 장치이며, 상기 제2 수지 필름 공급부(50)는 상기 연속수송부(10)를 따라 이송되는 제1 필름, 제1 수지 필름 및 탄소섬유 상에 제2 수지를 함침하는 장치이다.The first resin
상기 탄소섬유 공급부(40)는 상기 연속수송부(10)를 따라 이송되는 제1 필름 및 제1 수지 필름 상에 탄소섬유를 도포하는 장치로서, 이미 분쇄된 상태의 단섬유를 공급하거나 장섬유를 다양한 길이와 크기의 단섬유로 분쇄하는 분쇄수단(41)을 더 포함하여 단섬유를 공급할 수 있다. The carbon
또한 상기 탄소섬유 공급부(40)는 단섬유로 분쇄된 탄소섬유의 분산성 및 방향성을 향상시키기 위한 처리수단(42)을 더 포함한다. 탄소섬유 매트 제조시 공급되는 탄소섬유의 분산성이 좋지 않으면 군데군데 탄소섬유가 비어있는 공간이 발생하게되며, 탄소섬유가 방향성을 갖게 되면 방향에 따라 기계적 특성이 달라지므로 일정 방향만으로 성능이 좋게 나타나는 문제점이 있다. 본원발명에서는 상기 처리수단(42)을 통해 분산성이 우수하고 방향성을 갖지 않도록(랜덤성) 탄소섬유를 공급할 수 있다. In addition, the carbon
상기 처리수단(42)은 상단에 탄소섬유 유입구를 구비하고 하단이 개방된 하우징 내부에 적어도 2개 이상의 스파이크롤러를 포함하고, 하단에는 진공장치를 포함하여 탄소섬유가 스파이크롤러를 통과하여 하단의 연속수송부로 흡인될 수 있도록 한다. 탄소섬유는 처리수단(42)을 통과하여 연속수송부(10) 상에 도포됨으로써 분산성 및 방향 랜덤성이 우수한 탄소섬유 매트를 제조할 수 있다. The processing means 42 includes at least two spike rollers in a housing having a carbon fiber inlet at an upper end and an open lower end, and a vacuum device at the lower end of the carbon fiber passing through the spike rollers and Allow it to be aspirated into the transport. The carbon fiber passes through the treatment means 42 and is applied onto the
상기 가공부(70)는 상기 제2 필름 공급부(60)보다 연속수송부(10)의 하류에 위치하여 상기 제1 필름, 제1 수지, 탄소섬유, 제2 수지 및 제2 필름이 모두 적층된 후 롤링을 통해 탄소섬유 매트로 가공하는 장치로서, 가열수단(71)을 더 포함하여 가열과 동시에 가압 롤링함으로써 탄소섬유 매트를 제조할 수 있다. The
상기 탄소섬유 매트의 제조장치는 상기 연속수송부(10)의 가장 하류에 위치하는 권취부(80)를 더 포함하여 상기 가공부(70)를 통과하여 연속적으로 제조되는 탄소섬유 매트가 감기도록 하여 탄소섬유 매트의 연속 생산이 가능하도록 한다. The apparatus for manufacturing the carbon fiber mat further includes a winding
본 발명은 상기 탄소섬유 매트 제조장치를 이용하여 탄소섬유 매트 및 열경화성 수지가 함침된 탄소섬유 매트를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. The present invention describes a method of manufacturing a carbon fiber mat and a carbon fiber mat impregnated with a thermosetting resin using the carbon fiber mat manufacturing apparatus.
탄소섬유 매트 제조방법은 탄소섬유 공급단계(S40) 및 가공단계(S70)를 포함하거나 제1 필름 공급단계(S20), 탄소섬유 공급단계(S40), 제2 필름 공급단계(S60) 및 가공단계(S70)를 포함한다. 필름 공급단계를 포함하는 경우 제1 필름 공급단계와 제2 필름 공급단계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The carbon fiber mat manufacturing method includes a carbon fiber supply step (S40) and a processing step (S70), or a first film supply step (S20), a carbon fiber supply step (S40), a second film supply step (S60) and a processing step It includes (S70). In the case of including the film supply step, any one or more of the first film supply step and the second film supply step may be included.
더욱 바람직하게는 연속수송부 동작단계(S10), 제1 필름 공급단계(S20), 탄소섬유 공급단계(S40), 제2 필름 공급단계(S60), 가공단계(S70) 및 권취단계(S80)를 포함한다. More preferably, the continuous transport unit operation step (S10), the first film supply step (S20), the carbon fiber supply step (S40), the second film supply step (S60), the processing step (S70) and the winding step (S80) Include.
또한 열경화성 수지가 함침된 탄소섬유 매트 제조방법은 제1 수지 필름 공급단계(S30), 탄소섬유 공급단계(S40), 제2 수지 필름 공급단계(S50) 및 가공단계(S70)를 포함한다. 수지 필름 공급단계를 포함하는 경우 제1 수지 필름 공급단계와 제2 수지 필름 공급단계 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 제1 수지 필름 공급단계 이전에 제1 필름 공급단계(S20)를 포함하거나 제2 수지 필름 공급단계 이후에 제2 필름 공급단계(S60)를 더 포함할 수 있다. In addition, the method of manufacturing a carbon fiber mat impregnated with a thermosetting resin includes a first resin film supply step (S30), a carbon fiber supply step (S40), a second resin film supply step (S50), and a processing step (S70). In the case of including the resin film supply step, any one or more of the first resin film supply step and the second resin film supply step may be included. In addition, a first film supply step (S20) may be included before the first resin film supply step, or a second film supply step (S60) may be further included after the second resin film supply step.
더욱 바람직하게는 연속수송부 동작단계(S10), 제1 필름 공급단계(S20), 제1 수지 필름 공급단계(S30), 탄소섬유 공급단계(S40), 제2 수지 필름 공급단계(S50), 제2 필름 공급단계(S60), 가공단계(S70) 및 권취단계(S80)를 포함한다. More preferably, the continuous transport unit operation step (S10), the first film supply step (S20), the first resin film supply step (S30), the carbon fiber supply step (S40), the second resin film supply step (S50), 2 It includes a film supply step (S60), a processing step (S70) and a winding step (S80).
상기 연속수송부 동작단계(S10)는 상기 연속수송부(10)를 작동시키는 단계로서, 벨트 컨베이어 등 연속으로 수송가능한 수단 상에서 탄소섬유 매트가 연속적으로 생산될 수 있도록 한다. 연속수송부(10)의 수송 속도를 조절하여 제조되는 탄소섬유 매트의 섬유 함량 및 두께 등의 특성을 조절할 수 있다. The continuous transport unit operation step (S10) is a step of operating the
상기 제1 필름 공급단계(S20)는 제1 필름 공급부(20)를 통하여 상기 연속수송부(10)에 이송용 필름을 연속적으로 투입하는 단계로서, 투입되는 이송용 필름 상에서 탄소섬유 매트를 구성하는 재료(수지 및 탄소섬유)들이 이동 및 가공될 수 있도록한다. The first film supply step (S20) is a step of continuously inputting a transport film to the
공급되는 제1 필름은 점착제의 고착화를 방지해주는 이형물질이 도포되어 있으며 단면 또는 양면으로 실리콘, 불소, 폴리에틸렌 등을 코팅한 필름으로, 균일한 박리력과 코팅두께를 갖고 있으며, 초경박부터 중박리까지 다양한 성능을 지닌 필름을 사용할 수 있다. The first film supplied is coated with a release material that prevents sticking of an adhesive, and is a film coated with silicone, fluorine, polyethylene, etc. on one side or both sides, and has a uniform peeling force and coating thickness, and from ultra-thin to heavy peeling. You can use films with various performances up to.
상기 제1 수지 필름 공급단계(S30)는 제1 수지 필름 공급부(30)를 통하여 상기 연속수송부(10)에서 이동 중인 제1 필름 상에 미경화 상태의 열경화성 수지 조성물을 포함한 필름(제1 수지 필름)을 연속적으로 투입하는 단계이다. In the first resin film supply step (S30), a film containing a thermosetting resin composition in an uncured state on the first film moving in the
상기 제1 수지 필름은 예를 들어 불포화 폴리에스테르수지, 에폭시수지 및 페놀수지로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 수지를 포함한다. 또한 수지 필름의 조성물은 상기 수지 이외에 경화제, 촉매, 충전재, 안료, 증점제 및 이형제 등을 더 포함할 수 있다. The first resin film includes, for example, any one or more resins selected from the group consisting of unsaturated polyester resins, epoxy resins, and phenol resins. In addition, the composition of the resin film may further include a curing agent, a catalyst, a filler, a pigment, a thickener and a release agent in addition to the resin.
상기 제1 수지 필름 공급단계(S30)는 상기 제1 수지 필름을 공급하는 사양(중량, 두께)에 따라 다양한 두께 및 섬유함량을 갖는 탄소섬유복합재 중간재를 제조할 수 있다. In the first resin film supply step (S30), a carbon fiber composite intermediate material having various thicknesses and fiber contents may be manufactured according to specifications (weight, thickness) for supplying the first resin film.
상기 탄소섬유 공급단계(S40)는 탄소섬유 공급부(40)를 통하여 상기 연속수송부(10)에서 이동 중인 제1 필름 및 제1 수지 필름 상에 탄소섬유를 연속적으로 도포하는 단계이다. The carbon fiber supply step (S40) is a step of continuously applying carbon fibers on the first film and the first resin film moving in the
상기 탄소섬유는 분쇄된 상태의 단섬유로 공급되거나 상기 탄소섬유 공급부(40)에 분쇄수단(41)이 더 포함되는 경우 장섬유를 투입하면서 분쇄가 동시에 또는 순차적으로 일어나 단섬유로 공급된다. 또한 상기 처리수단(42)을 통과하면서 분쇄수단(41)에서 원하는 크기로 분쇄되지 않은 탄소섬유를 원하는 크기로 추가적으로 분쇄할 수 있으며, 분산성 및 방향 랜덤성이 우수하게 도포할 수 있다. The carbon fibers are supplied as short fibers in a pulverized state, or when a pulverizing means 41 is further included in the carbon
상기 탄소섬유는 0.1 내지 2인치의 크기의 단섬유로 공급된다. 바람직하게는 1 내지 2인치 크기의 단섬유로 공급되는 것이 좋다. 더욱 구체적으로 종횡비(길이/직경)가 1 내지 20인 탄소섬유를 사용한다. 종횡비에 따른 기계적 특성에 변화를 가져올 수 있으며, 최종 적용 제품의 특성에 맞게 종횡비를 제어하여 중간재를 제작할 수 있다. 상기 탄소섬유는 분쇄수단을 통해 0.1 내지 2인치 크기로 분쇄되는데, 이때 상기 크기를 벗어나는 탄소섬유는 처리수단을 통해 다시 한번 원하는 크기로 분쇄되고 균일하게 분산될 수 있다.The carbon fibers are supplied as short fibers having a size of 0.1 to 2 inches. Preferably, it is good to be supplied as short fibers of 1 to 2 inches in size. More specifically, carbon fibers having an aspect ratio (length/diameter) of 1 to 20 are used. Mechanical properties can be changed according to the aspect ratio, and intermediate materials can be manufactured by controlling the aspect ratio according to the properties of the final application product. The carbon fibers are pulverized to a size of 0.1 to 2 inches through a pulverizing means, and at this time, carbon fibers outside the above-described size can be pulverized to a desired size once again through a processing means and uniformly dispersed.
상기 탄소섬유는 3K 내지 50K의 탄소섬유, 제품 제조시 불량품으로 처리된 B급 탄소섬유, 재활용(재생) 탄소섬유를 사용할 수 있다. 재활용 탄소섬유는 기계적 처리 방식과 열분해 또는 화학적 분해를 포함하는 화학적 처리 방식으로 회수된 모든 탄소섬유를 포함한다. 또한 재활용 탄소섬유는 탄소섬유 강화 플라스틱 제조 공정중에 발생하는 스크랩을 사용하거나 폐탄소섬유 강화 플라스틱에서 탄소섬유직물을 회수하고, 회수된 탄소섬유직물을 컷팅하여 얻은 재활용 탄소섬유를 사용할 수 있다. The carbon fibers may be 3K to 50K carbon fibers, B-class carbon fibers treated as defective products during product manufacturing, and recycled (recycled) carbon fibers. Recycled carbon fiber includes all carbon fibers recovered by mechanical treatment and chemical treatment including pyrolysis or chemical decomposition. In addition, the recycled carbon fiber may be recycled carbon fiber obtained by using scrap generated during the carbon fiber reinforced plastic manufacturing process or by recovering a carbon fiber fabric from waste carbon fiber reinforced plastic, and cutting the recovered carbon fiber fabric.
바람직하게는 400 내지 500℃에서 3 내지 6시간 열처리한 조건에서 인장강성이 200GPa 이상, 인장강도가 3,000MPa 이상인 재활용 탄소섬유를 사용하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 무기염을 이용하여 탄소섬유강화 복합재 내의 에폭시수지를 분해하고 탄소섬유를 회수하는 방법을 통해 재생된 탄소섬유를 사용하는 것이 좋다. 이 방법의 경우, 회수된 탄소섬유의 기계적 강도 저하는 약 13% 이하로, 기존의 분해방법들과 비교했을 때 낮거나 비슷한 수준을 나타내며, 특히 탄소섬유강화 복합재의 분쇄가 필요 없고 분해공정 조건이 온화하기 때문에, 탄소섬유강화 복합재 내부에 함침된 탄소섬유의 본래 형태를 거의 그대로 유지하면서 회수할 수 있다는 장점이 있다. Preferably, recycled carbon fibers having a tensile strength of 200 GPa or more and a tensile strength of 3,000 MPa or more under heat treatment conditions at 400 to 500° C. for 3 to 6 hours are recommended. More preferably, it is preferable to use recycled carbon fibers through a method of decomposing the epoxy resin in the carbon fiber reinforced composite material using an inorganic salt and recovering the carbon fibers. In this method, the mechanical strength of the recovered carbon fiber is reduced by about 13% or less, which is low or similar compared to the existing decomposition methods. Since it is mild, it has the advantage of being able to recover while almost maintaining the original shape of the carbon fiber impregnated inside the carbon fiber reinforced composite.
상기 제2 수지 공급단계(S50)는 제2 수지 필름 공급부(50)를 통하여 상기 연속수송부(10)에서 이동 중인 제1 필름, 제1 수지 및 탄소섬유 상에 미경화 상태의 열경화성 수지 필름(제2 수지 필름)을 연속적으로 도포하는 단계이다. The second resin supply step (S50) is a thermosetting resin film in an uncured state on the first film, the first resin, and the carbon fiber moving in the
상기 제2 수지 필름은 제1 수지 필름과 동일하게, 불포화 폴리에스테르수지, 비닐에스테르 수지, 에폭시수지, 우레탄 수지 및 페놀수지로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 수지를 포함한다. 또한 수지 필름의 조성물은 상기 수지 이외에 경화제, 충전재, 안료, 증점제, 이형제 등을 더 포함할 수 있다. The second resin film, like the first resin film, includes any one or more resins selected from the group consisting of unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, urethane resins, and phenol resins. In addition, the composition of the resin film may further include a curing agent, a filler, a pigment, a thickener, a release agent, etc. in addition to the resin.
상기 제2 수지 필름 공급단계(S30)는 상기 제2 수지 필름을 공급하는 사양(중량, 두께)에 따라 다양한 두께 및 섬유함량을 갖는 탄소섬유복합재 중간재를 제조할 수 있다. In the step of supplying the second resin film (S30), a carbon fiber composite intermediate material having various thicknesses and fiber contents may be manufactured according to specifications (weight, thickness) for supplying the second resin film.
상기 제2 필름 공급단계(S60)는 제2 필름 공급부(60)를 통하여 상기 연속수송부(10)에 이송용 필름을 연속적으로 투입하는 단계로서, 투입되는 이송용 필름으로 상기 탄소섬유 매트를 구성하는 재료(수지 및 탄소섬유)를 덮어 이동, 가공 및 권취부(80)에 연속적으로 권취될 수 있도록한다. The second film supply step (S60) is a step of continuously injecting a transport film into the
공급되는 제2 필름은 점착제의 고착화를 방지해주는 이형물질이 도포되어 있으며 단면 또는 양면으로 실리콘, 불소, 폴리에틸렌 등을 코팅한 필름으로, 균일한 박리력과 코팅두께를 갖고 있으며, 초경박부터 중박리까지 다양한 성능을 지닌 필름을 사용할 수 있다.The supplied second film is coated with a release material that prevents sticking of an adhesive and is coated with silicone, fluorine, polyethylene, etc. on one or both sides, and has a uniform peeling force and coating thickness, and has a uniform peeling force and a heavy peeling effect. You can use films with various performances up to.
상기 가공단계(S70)는 고온상태에서 압착가공하는 단계로서, 가열수단(71, 미도시)을 통해 고온을 발생시키고 인입되는 필름 및 탄소섬유 매트 소재를 가열시킨후 가압 롤링하여 필름 사이에 수지 및 탄소섬유를 포함하는 탄소섬유 매트를 가공하여 인출시키는 단계이다. The processing step (S70) is a step of compression processing in a high temperature state, by generating a high temperature through a heating means (71 (not shown)), heating the incoming film and the carbon fiber mat material, and rolling it under pressure to allow resin and This is a step of processing and drawing out a carbon fiber mat containing carbon fibers.
컴파운드의 함침성 증대를 위해 압착공정 이전에 40 내지 85℃ 범위에서 가열하는 것이 바람직하고 가압 압력은 제조되는 중간재의 단위면적당 중량에 따라 제어된다.In order to increase the impregnation of the compound, it is preferable to heat in the range of 40 to 85°C before the pressing process, and the pressing pressure is controlled according to the weight per unit area of the intermediate material to be manufactured.
상기 권취단계(S80)는 상기 가공되어 인출된 탄소섬유 매트를 회전하는 롤러에 권취하여 연속적으로 완제품의 탄소섬유 매트를 얻는 단계이다. 회전 속도를 조절함으로써 인출되는 탄소섬유 매트가 미끄러지거나 이탈되지 않도록 권취한다. The winding step (S80) is a step of winding the processed and drawn carbon fiber mat on a rotating roller to continuously obtain a carbon fiber mat of a finished product. By adjusting the rotation speed, the carbon fiber mat is wound so that it does not slip or fall off.
본 발명의 제조장치 및 제조방법에 따라 제조되는 탄소섬유 매트의 중량은 10 내지 4,000g/m2으로서 함침 수지에 따라 상기 범위 내에서 선택적으로 제조될 수 있다. The weight of the carbon fiber mat manufactured according to the manufacturing apparatus and manufacturing method of the present invention is 10 to 4,000 g/m 2 , and may be selectively manufactured within the above range depending on the impregnating resin.
실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples
본 발명에 따른 장치를 이용하여 하기 표 1에 나타낸 탄소섬유 함량으로 탄소섬유 매트를 제조하였다. 실시예 1 내지 3은 본 발명에 따른 분쇄수단 및 처리수단을 포함하는 장치를 이용하였고, 실시예 4는 처리수단(스파이크 장치)을 제외한 장치를 이용하였으며, 비교예 1은 습식 방식(Wet laid)의 장치를 이용였고, 비교예 2는 카딩(Carding) 방식의 장치를 이용하여 탄소섬유 매트를 제조하였다. Using the apparatus according to the present invention, a carbon fiber mat was prepared with the carbon fiber content shown in Table 1 below. Examples 1 to 3 used an apparatus including a pulverizing means and a processing means according to the present invention, Example 4 used an apparatus excluding a processing means (spike apparatus), and Comparative Example 1 was a wet laid method. Was used, and in Comparative Example 2, a carbon fiber mat was manufactured using an apparatus of a carding method.
또한 실시예 1, 4 및 비교예 1은 30K-40K 의 탄소섬유를 이용하였고, 실시예 2는 탄소섬유강화 복합재를 열분해하여 얻어진 재활용 탄소섬유를 이용하였으며, 실시예 3은 비교예 2는 탄소섬유강화 복합재를 화학적 분해하여 얻어진 재활용 탄소섬유를 이용하였다.In addition, Examples 1, 4 and Comparative Example 1 used 30K-40K of carbon fiber, Example 2 used recycled carbon fiber obtained by pyrolysis of a carbon fiber-reinforced composite, and Example 3 was used as a carbon fiber Recycled carbon fiber obtained by chemically decomposing the reinforced composite material was used.
실험예Experimental example
상기 제조한 탄소섬유 매트를 여러장 겹쳐서 탄소섬유복합재 적층판으로 성형 후, 기계적 특성에 대한 평가결과로서 인장강도 및 인장강성을 평가한 결과를 표 2에 나타내었고, 도 2에 실시예 1 내지 3의 인장강도 및 인장강성을 평가한 결과를 도 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of evaluating tensile strength and tensile stiffness as a result of evaluating mechanical properties after forming a carbon fiber composite laminate by overlapping several sheets of the prepared carbon fiber mat, and Fig. 2 shows the results of Examples 1 to 3 The results of evaluation of tensile strength and tensile stiffness are shown in FIG. 2.
(vol%)Carbon fiber content
(vol%)
표 2 및 도 2의 인장강도(tensile strength) 결과에서 x방향, y방향이 0도/90도를 가르키는 것으로 두 방향이 편차가 적을수록 절단된 섬유가 랜덤하게 배열되었다고 판단할 수 있다. From the tensile strength results of Tables 2 and 2, the x-direction and y-direction indicate 0°/90°. As the deviation between the two directions decreases, it can be determined that the cut fibers are arranged randomly.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like illustrated in each of the above-described embodiments can be combined or modified for other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Accordingly, contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
10 : 연속수송부
20 : 제1 필름 공급부
30 : 제1 수지 필름 공급부
40 : 탄소섬유 공급부
41 : 분쇄수단
42 : 처리수단
50 : 제2 수지 필름 공급부
60 : 제2 필름 공급부
70 : 가공부
71 : 가열수단
80 : 권취부10: continuous transport
20: first film supply unit
30: first resin film supply unit
40: carbon fiber supply unit
41: grinding means
42: treatment means
50: second resin film supply unit
60: second film supply unit
70: processing part
71: heating means
80: winding part
Claims (8)
상기 연속수송부의 상류에 위치하는 탄소섬유 공급부; 및
상기 탄소섬유 공급부보다 상기 연속수송부의 하류에 위치하며, 상기 탄소섬유 공급부를 통해 공급되어 적층된 탄소섬유를 탄소섬유 매트로 가공하는 가공부;를 포함하고,
상기 탄소섬유 공급부는 장섬유를 단섬유로 분쇄할 수 있는 분쇄수단과 상단에 탄소섬유 유입구를 구비하고, 하단이 개방된 하우징 내부에 적어도 2개 이상의 스파이크롤러를 포함하며, 하단에는 진공장치를 포함하여 탄소섬유가 스파이크롤러를 통과하여 하단의 연속수송부로 흡인될 수 있도록 하는 처리수단을 포함하고,
상기 처리수단은 상기 스파이크롤러를 통과하는 상기 탄소섬유를 분쇄하고, 상기 연속수송부에 상기 탄소섬유의 방향 랜덤성이 우수하게 도포하여 서로 90도를 이루는 x방향과 y방향에서 상기 탄소섬유 매트의 인장강도의 편차를 감소시키며,
상기 탄소섬유는 1 내지 20의 종횡비를 가지며 1 내지 2 인치 크기로 공급되는 재활용 탄소섬유인 탄소섬유 매트 제조장치.
A continuous transport unit in which materials are sequentially stacked and continuously transported;
A carbon fiber supply unit located upstream of the continuous transport unit; And
Including; a processing unit located downstream of the continuous transport unit than the carbon fiber supply unit, for processing the stacked carbon fibers supplied through the carbon fiber supply unit into a carbon fiber mat,
The carbon fiber supply unit includes a pulverizing means capable of pulverizing long fibers into short fibers, a carbon fiber inlet at an upper end, at least two spike rollers in a housing with an open lower end, and a vacuum device at the lower end. Thus, it includes a treatment means for allowing the carbon fiber to pass through the spike roller and sucked into the continuous transport unit at the bottom,
The processing means pulverizes the carbon fiber passing through the spike roller, and is applied with excellent directional randomness of the carbon fiber to the continuous transport unit, so that the carbon fiber mat is stretched in the x and y directions at 90 degrees to each other. Reduce the variation in intensity,
The carbon fiber has an aspect ratio of 1 to 20 and is a carbon fiber mat manufacturing apparatus which is a recycled carbon fiber supplied in a size of 1 to 2 inches.
상기 연속수송부의 상류에 위치하여 제1 필름을 연속적으로 공급하는 제1 필름 공급부,
상기 제1필름 공급부의 하류에 위치하여 이송되는 상기 제1 필름 상에 제1 수지 필름을 함침하는 제1 수지 필름 공급부,
상기 제1 수지 필름 공급부의 하류에 위치하여 상기 연속수송부를 따라 이송되는 제1 필름 및 제1 수지 필름 상에 탄소섬유를 방향 랜덤성이 우수하게 도포하는 탄소섬유 공급부,
상기 탄소섬유 공급부의 하류에 위치하여 상기 연속수송부를 따라 이송되는 상기 탄소섬유 상에 제2 수지 필름을 함침하여 탄소섬유복합재 중간재를 형성하는 제2 수지 필름 공급부 및
상기 제2 수지 필름 공급부의 하류에 위치하여 상기 연속수송부의 상기 탄소섬유복합재 중간재에 제2 필름을 공급하는 제2 필름 공급부를 포함하는 공급부; 및
상기 제2 필름 공급부의 하류에 위치하며,상기 공급부를 통해 공급되어 순차적으로 적층된 제1 필름, 제1 수지 필름, 탄소섬유, 제2 수지 필름 및 제2 필름을 탄소섬유 매트로 가공하는 가공부;를 포함하고,
상기 제1 필름 및 상기 제2 필름은 이형물질이 도포되어 구성되는 탄소섬유 매트 제조장치.
A continuous transport unit in which materials are sequentially stacked and continuously transported;
A first film supply unit positioned upstream of the continuous transport unit to continuously supply a first film,
A first resin film supply unit for impregnating a first resin film on the first film, which is located downstream of the first film supply unit and transferred,
A carbon fiber supply unit located downstream of the first resin film supply unit and for coating carbon fibers with excellent direction randomness on the first film and the first resin film transferred along the continuous transport unit,
A second resin film supply unit positioned downstream of the carbon fiber supply unit to form a carbon fiber composite intermediate material by impregnating a second resin film on the carbon fiber transferred along the continuous transport unit, and
A supply unit including a second film supply unit positioned downstream of the second resin film supply unit to supply a second film to the carbon fiber composite intermediate material of the continuous transport unit; And
A processing unit located downstream of the second film supply unit and processing the first film, the first resin film, the carbon fiber, the second resin film, and the second film sequentially stacked by being supplied through the supply unit into a carbon fiber mat Including ;,
The first film and the second film is a carbon fiber mat manufacturing apparatus configured by applying a release material.
탄소섬유를 상기 처리수단으로부터 공급받아 연속수송부에 연속적으로 도포하는 탄소섬유 공급단계(S40); 및
상기 연속수송부에서 이동 중인 재료를 고온상태에서 압착가공하여 탄소섬유 매트를 제조하는 가공단계(S70);를 포함하는 탄소섬유 매트 제조방법.
As a method of manufacturing a carbon fiber mat using the carbon fiber mat manufacturing apparatus of claim 1,
A carbon fiber supply step (S40) of receiving carbon fibers from the processing means and continuously applying them to a continuous transport unit; And
Processing step (S70) of manufacturing a carbon fiber mat by compressing the material moving in the continuous transport unit at a high temperature.
상기 탄소섬유는 400 내지 500℃에서 3 내지 6시간 열처리한 조건에서 인장강성이 200GPa 이상, 인장강도가 3,000MPa 이상인 재활용 탄소섬유를 사용하는 탄소섬유 매트 제조방법.
The method of claim 5,
The carbon fiber is a carbon fiber mat manufacturing method using recycled carbon fibers having a tensile strength of 200 GPa or more and a tensile strength of 3,000 MPa or more under a heat treatment condition at 400 to 500°C for 3 to 6 hours.
상기 탄소섬유는 무기염을 이용하여 탄소섬유강화 복합재 내의 에폭시수지를 분해하고 탄소섬유를 회수하는 방법을 통해 재생된 재활용 탄소섬유를 사용하는 탄소섬유 매트 제조방법.
The method of claim 5,
The carbon fiber mat manufacturing method using recycled carbon fiber recycled through a method of decomposing the epoxy resin in the carbon fiber reinforced composite material using an inorganic salt and recovering the carbon fiber.
연속수송부에 상기 제1 필름 공급부를 통하여 상기 연속수송부에 제1 필름을 연속적으로 투입하는 제1 필름 공급단계(S20);
상기 제1 수지 필름 공급부를 통하여 미경화 상태의 열경화성 수지 필름을 상기 제1 필름 상에 연속적으로 도포하는 제1 수지 공급단계(S30);
상기 탄소섬유 공급부를 통하여 상기 연속수송부에서 이동 중인 제1 수지 필름 상에 탄소섬유를 방향 랜덤성이 우수하게 연속적으로 도포하는 탄소섬유 공급단계(S40);
상기 제2 수지 필름 공급부를 통하여 상기 연속수송부에서 이동 중인 제1 수지 필름 및 탄소섬유 상에 미경화 상태의 열경화성 수지 필름을 연속적으로 도포하는 제2 수지 공급단계(S50);
상기 제2 필름 공급부를 통하여 상기 연속수송부에 제2 필름을 연속적으로 투입하는 제2 필름 공급단계(S60); 및
상기 연속수송부에서 이동 중인 재료를 고온상태에서 압착가공하여 탄소섬유 매트를 제조하는 가공단계(S70);를 포함하는 탄소섬유 매트 제조방법.As a method of manufacturing a carbon fiber mat using the carbon fiber mat manufacturing apparatus of claim 4,
A first film supply step (S20) of continuously inputting a first film to the continuous transport unit through the first film supply unit to a continuous transport unit;
A first resin supply step (S30) of continuously applying an uncured thermosetting resin film on the first film through the first resin film supply unit;
A carbon fiber supply step (S40) of continuously coating carbon fibers with excellent directional randomness on the first resin film moving in the continuous transport unit through the carbon fiber supply unit;
A second resin supply step (S50) of continuously applying an uncured thermosetting resin film on the first resin film and carbon fibers moving in the continuous transport unit through the second resin film supply unit;
A second film supply step (S60) of continuously injecting a second film into the continuous transport unit through the second film supply unit; And
Processing step (S70) of manufacturing a carbon fiber mat by compressing the material moving in the continuous transport unit at a high temperature.
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